单效降膜式蒸发器的设计最新.doc

食品工程原理

课程设计说明书单效降膜式蒸发器的设计

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目录

1.前言

1.1 概述

1.2蒸发器选型

2.单效蒸发工艺计算

2.1 物料衡算

2.2 热量衡算

2.3 传热面积计算

2.4 计算结果列表

3.蒸发器主体工艺设计

3.1 加热管的选择和管数的初步估计

3.1.1 加热管的选择和管数的初步估计

3.1.2 循环管的选择

3.1.3 加热室直径的确定

3.1.4 分离室直径与高度的确定

3.2 接管尺寸的确定

3.3 进料方式及加热管排布方式的确定

3.3.1进料方式的确定

3.3.2加热管排布方式的确定

3.4 仪表、视镜与人孔的确定

3.5 蒸发器主要部件规格列表

4.蒸发装置的辅助设备

4.1 气液分离器

4.2 蒸汽冷凝器

5.结语

致谢

附表

参考文献

任务书一、设计意义

二、蒸发工艺设计计算

（1）蒸浓液浓度计算

多效蒸发的工艺计算的主要依据是物料衡算和、热量衡算及传热速率方程。计算的主要项目有：加热蒸气（生蒸气）的消耗量、各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积。计算的已知参数有：料液的流量、温度和浓度，最终完成液的浓度，加热蒸气的压强和冷凝器中的压强等。

蒸发器的设计计算步骤多效蒸发的计算一般采用试算法。

①根据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件（如加热蒸气压强及冷凝器的压强），蒸发器的形式、流程和效数。

②根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的浓度。

③根据经验假设蒸气通过各效的压强降相等，估算个效溶液沸点和有效总温差。

④根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。 ⑤根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，重复步骤③至⑤，直到所求得各效传热面积相等（或满足预先给出的精度要求）为止。

43028*10*10*0.542735/300*24*0.13

X 13%

W F*142735*131624/X 50%

F kg h

kg h

===-=-=蒸发水量：（）（）（2）溶液沸点和有效温度差的确定

由二次蒸汽压强从手册中查得相应的二次蒸汽温度和汽化潜热列与下表中： 蒸汽 压力（KPa ） 温度(℃) 汽化热(kJ/kg) 加热蒸汽 500 151.7 2113.2 二次蒸汽 20

60

2355

单效蒸发中的有效传热总温度差可用下式计算：

有效总温度差∑

∑∆--=∆)(/1

K T T t

式中

t ∆∑-----有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃。

1T -----第一效加热蒸气的温度，℃。

/K T -----冷凝器操作压强下二次蒸气的饱和温度，℃。

∆∑-------总的温度差损失，为各效温度差损失之和，℃，

∆∑=∆∑/

+∆∑//

+∆

∑///

式中

∆∑ /

--- 由于溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失，℃， ∆

∑//---由于蒸发器溶液的静压强而引起的温度差损失，℃，

∆

∑///----由于管道流体阻力产生压强降而引起的温度差损失，℃，

①由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失

则

22

'01(273.260)0.01620.01620.764

2355

0.764*1.82 1.37T f r C

+===∆==

②由于溶液静压强所因引起的温度差损失

由于本设计采用降膜式蒸发器，无静液压效应，所以 ''∆=0 ③由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失

二次蒸汽由分离器到冷凝器的流动中，在管道内会产生阻力损失，也可能会散失热量了，这些能量消耗造成的温度损失，记作'''

∆。'''

∆受管道长度、直径和保温情况等影响。计算时，一般取'''

∆=0.5~1.5K 。 本设计取'''

∆=1.0K

根据以估算的二次蒸汽压强1t '

及温度差损失△，即可由下式估算溶液各效溶液的沸点t ，所以总的温度差损失为

∑∆=∑∆/

+∑∆''+ ∑∆'

''=1.37+1=2.37℃

由手册可查得500KPa 饱和蒸汽压的温度为151.7℃，汽化热为2113.2KJ/kg

1151.760 2.3789.33m s t T T ∆=--∆=--=℃

（3）加热蒸汽消耗量的计算

加热蒸汽量可通过热量衡算求得，对图1做热量衡算：

01()c l DH Fh WH F W h Dh Q +=+-++

式中：

H------加热蒸汽的焓，kJ/kg;

'H ------二次蒸汽的焓，kJ/kg;

h -------原料液的焓，kJ/kg; 1

h ------完成液的焓，kJ/kg;

c

h ------- 加热室排除冷凝液的焓，kJ/kg;

Q --------蒸发器的热负荷或传热速率，kJ/kg;

L

Q -------热损失，可取Q 的某一百分数，kJ;

01,c c -------分别为原料、完成液的比热，kJ(/kg. ℃).

考虑溶液浓缩不大，将'

H 取1t

下饱和蒸汽的焓，则

010()v L

s

FC t t Wr Q D r -++=

式中,s v r r ---分别为加热蒸汽和二次蒸汽的汽化潜热，kJ/kg. 不计热量损失，则

010()31624*235542735*3.75*(6025)

37896.8/2113.5v s FC t t Wr D kg h

r -++-=

==

（4）蒸发器的传热面积的计算 传热面积方程为

Q

S t =

∆

式中 Q---换热热流量，W 。 K----传热系数，W/（m 2·℃）. t ∆-传热温度差，℃ S-------传热面积，m 2

3737896.8*2113.2*10/3600 2.225*10s Q Dr W

===

89.33m t ∆=℃

降膜式蒸发器的总传热系数为1200~3500 W/（m 2·℃），取K=2000 W/（m 2·℃）

7

22.225*10124()2000*89.33

m Q S m K t ===∆